DE2612452B2 - Drucktastenschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Drucktastenschalter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Die bekannten Drucktastenschalter werden sowohl als einzelne elektrische Schalter als auch in flächenhafter Anordnung mehrerer Schalter beispielsweise für Dateneingabestationen beim Einsatz in Tastaturen für elektronische Rechner oder elektrische Schreibmaschinen verwendet. Die elastisch umschnappenden Schaltelemente sind dabei entweder als kalottenförmige Kontaktfedern (US-PS 22 62 777) oder als an zwei gegenüberliegenden Seitenrändern gestauchte Kontaktrahmen mit jeweils einem gebogenen Zentralstreifen und zwei Kontaktzungen (DT-OS 24 11 426) ausgebildet. Kalottenförmige Kontaktfedern stellen jedoch eine nicht abwickelbare Fläche dar und erfordern daher einen erhöhten Herstellungsaufwand. Dasselbe gilt für einen an gegenüberliegenden Seitenrändern verkürzten Kontaktrahmen, dessen Zentralstreifen damit eine Bogenform annimmt. Darüber hinaus ist ein solcher Kontaktrahmen lediglich als Einzelschalter, nicht aber als einstückiges Schaltelement für mehrere streifenförmig oder flächenhaft angeordnete Drucktastenschalter verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drucktastenschalter der eingangs genannten Art dadurch zu verbessern, daß sein umschnappendes Schaltelement abwickelbare Flächen aufweist und so der Drucktastenschalter konstruktiv und herstellungsmäßig vereinfacht wird. Außerdem soll die Erfindung ermöglichen, daß mehrere umschnappende Schaltelemente einstückig herstellbar sind, ohne daß sich die Schaltelemente bei ihrer wechselweisen Betätigung gegenseitig beeinflussen.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst.

Es ist ferner ein Tastschalter mit einem Schaltelement bekannt (DT-OS 23 01 853), das eine elastisch bewegbare, aufwärts zur Drucktaste hin gebogene Zunge aufweist. Dadurch ist die wirksame Länge des Schaltelements größer als dessen lineare Länge. Dieser Tastschalter arbeitet jedoch ohne Schnappwirkung und

ist nicht funktionssicher, da beim -Schalten weder eine fühlbare Rückmeldung an den Benutzer über die erfolgte Kontaktgabe noch eine Entkopplung des Schaltvorganges von der Tastenbetätigung nach Überwinden des Druckpunktes auftritt. Ks können somit ungewollte Schaltvorgänge während der Ein- und Ausschaltphase durchgeführt werden.

Schließlich ist in einem älteren Patent (DT-PS 24 60 485) ein Drucktastenschalter mit einem Schaltelement vorgeschlagen worden, in dessem Zentralbereich ebenfalls wenigstens eine bewegbare Kontaktzunge als dessen Abschnitt angeordnet ist. Dieses Schaltelement ist jedoch eine ebene Platte, so daß der Zentralbereich durch zwei parallele Längsseiten begrenzt ist, an denen zwei Stege in einem Winkel kleiner als 90° abgekantet sind, die sich auf kontaktfreien Bereichen einer Leiterplatte abstützen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei dient die Maßnahme, mehrere aus einer ebenen Platte hergestelte Schaltelemente zu einem einstückigen Schnappschalterfeld zusammenzufassen, dazu, daß eine Tastatur bzw. ein Drucktastenfeld mit wesentlich geringerem Aufwand als bisher herstellbar ist und daß trotzdem gegenseitige Beeinflussungen der wechselweise betätigten Schaltelemente vollkommen beseitigbar sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Drucktastenschalters nach der Erfindung im Schnitt,

Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Drucktastenschalters nach der Erfindung mit einem eine Kontaktzunge aufweisenden Schaltelement in schaubildlicher, auseinandergezogener Darstellung,

F i g. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Drucktastenschalters nach der Erfindung mit mehreren zu einem Schnappschalterfeld zusammengefaßten Schaltelementen in Draufsicht und

Fig.4 das Schaltelement mit zwei Kontaktzungen nach F i g. 3 im Querschnitt.

In Fig. 1 ist eine auf ihrer Unterfläche kaschierte Leiterplatte I dargestellt, auf deren Oberfläche ein Schaltergehäuse 2 fest angeordnet ist. In dem Schaltergehäuse 2 stecken zwei feste Kontakte 1 und 4, die durch die Leiterplatte 1 ragen und auf deren Unterfläche mit zugeordneten Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden sind. In dem Schaltergehäuse 2 ist ein Schaltelement 5 angeordnet, das eine langgestreckte, um ihre Längsachse nach unten gebogene Platte aus Federmaterial ist, wie F i g. 2 deutlich zeigt. Das Schaltelement 5 weist in seinem Zentralbereich eine sich in Richtung der Längsachse erstreckende Kon^faktzunge 6 als dessen Abschnitt auf. Durch das Schaltergehäuse 2 (Fig. 1) ist das Schaltelement S derart positioniert, daß es nur mit seinen beiden Querseiten aufliegt und zwar einerseits auf einer Schulter 7 des Schaltergehäuses 2 und andererseits auf dem festen Kontakt 4. Das freie Ende der Kontaktzunge 6 liegt dabei dem festen Kontakt 3 gegenüber. Oberhalb des Schaltelements 5 ist in dem Schaltergehäuse 2 ein Druckstück 8 mit einem sich in Richtung der Querachse des Schaltelements 5 erstreckenden Steg 9 verschiebbar angeordnet. Zwischen dem Druckstück 8 und einer auf dem Schaltergehäuse 2 gleitbaren Drucktaste 10 ist eine Speicherfeder 11 vorgesehen.

Gemäß F i g. 2 umfaßt ein erfindungsgemäßer Drucktastenschalter eine untere, auf ihrer Oberfläche kaschierte Leiterplatte 12 mit einem festen Kontakt 13 in Form einer aus der Kaschierung herausgearbeiteten Kontaktfläche. Mit der unteren Leiterplatte 12 ist eine obere Leiterplatte 14 fest verbunden, die ebenfalls auf ihrer Oberfläche kaschiert ist und zwei leitend miteinander verbundene feste Kontakte 15 in Form von aus der Kaschierung herausgearbeiteten Kontaktflächen aufweist. Die obere Leiterplatte 14 ist im Bereich der Kontaktfläche 13 der unteren Leiterplatte 12 mit einem Durchbruch 16 versehen. Sind mehrere Drucktastenschalter auf den gemeinsamen Leiterplatten 12 und 14 zu einem Drucktastenfeld zusammengefaßt, dann weisen die Leiterplatten 12 und 14 eine entsprechende Anzahl von Kontaktflächen 13 und 15 und die obere Leiterplatte 14 eine entsprechende Anzahl von Durchbrüchen 16 auf.

Auf der oberen Leiterplatte 14 ist das bereits erwähnte Schaltelement 5 angeordnet, das aus einer ebenen Platte aus Federmaterial geschnitten und durch einen Biegevorgang um seine Längsachse nach unten gebogen ist Die beiden Querseiten des Schaltelements 5 sind als Kontaktnocken 17 ausgebildet und liegen ständig auf den festen Kontakten 15 der oberen Leiterplatte 14 leitend auf. Auch das freie Ende der Kontaktzunge 6 ist als Kontaktnocken 18 ausgebildet, der dem festen Kontakt 13 der unteren Leiterplatte 12 gegenüberliegt und durch den Durchbruch 16 der oberen Leiterplatte 14 hindurch mit dem festen Kontakt 13 in leitende Berührung bringbar ist. Zur Erlangung eines geringen Kontaktübergangswiderstandes können die Kontaktnocken 17,18 des Schaltelements 5 auf ihren den zugeordneten festen Kontakten 15, 13 gegenüberliegenden Seiten mit einem gut leitenden Material oberflächenveredelt, z. B. vernickelt und vergoldet, sein. Zur seitlichen Führung der zu einem Drucktastenfeld zusammengefaßten Schaltelemente 5 ist auf der oberen Leiterplatte 14 eine Deckplatte 19 mit Durchbrüchen 20 angeordnet. Schließlich ist die Deckplatte 19 durch eine Schicht 21 aus elastischem Material, z. B. eine Folie, abgedeckt, um sowohl ein Herausfallen der lose eingelegten Schaltelemente 5 zu verhindern, als auch die elektrischen Kontakte vor Fremdkörpern, z. B. Staub, zu schützen. Die Betätigung des Schaltelements 5 wird durch die elastische Schicht 21 nicht beeinträchtigt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Drucktastenschalter nach den F i g. 1 und 2 ist folgende:

Durch Einleiten einer äußeren Kraft über die Drucktaste 10 wird die Speicherfeder 11 zusammengedrückt. Dabei stützt sich die Speicherfeder 11 über das Druckstück 8 mit dem Steg 9 auf dem Schaltelement 5 ab. Eine weiterer Erhöhung der eingeleiteten und in der Speicherfeder 11 gespeicherten Kraft bewirkt ein plötzliches Umschnappen des Schaltelements 5 in eine Arbeitsstellung, in der sich die integrierte Kontaktzunge 6 nach unten abspreizt und auf dem festen Kontakt 3 (Fig. 1) bzw. durch den Durchbruch 16 (Fig.2) Jer oberen Leiterplatte 14 hindurch auf dem festen Kontakt 13 der unteren Leiterplatte 12 abstützt. In dieser Arbeitsstellung wirkt das Schaltelement 5 in Verbindung mit der umgesprungenen Kontaktzunge 6 als Kontaktbrücke zwischen den festen Kontakten 3 und 4 (F i g. 1) bzw. 13 und 15 (F i g. 2). Bei Zurücknahme der auf Jie Drucktaste 10 ausgeübten Kraft kehrt das elastische Schaltelement 5 in seine normale Stellung zurück, in der auch die Speicherfeder 11 und die Drucktaste 10 ihre Ruhestellungen einnehmen.

In den F i g. 3 und 4 ist eine Anordnung gezeigt, bei der mehrere Schaltelemente zu einem Schnappschalter-

feld zusammengefaßt sind. Auf einer Leiterplatte 22 mil festen Kontakten 23 befindet sich eine Isolierschicht 24, die gegenüber den festen Kontakten 23 der Leiterplatte 22 mit Durchbrüchen 25 versehen ist. Auf der Isolierschicht 24 ist eine gemeinsame, ebene Platte 26 aus Federmaterial angeordnet, aus der eine Vielzahl von biegebeweglichen Schaltelementen 27 freigeschnitten sind, die durch die Durchbrüche 25 der Isolierschicht 24 ragen. Die einzelnen Schaltelemente 27 sind um ihre Längsachse durch einen Biegevorgang nach unten gebogen (Fig.4). Sie sind auf der einen Querseite biegebeweglich mit der Platte 26 (Fig.3) verbunden und stützen sich mit der anderen Querseite auf der Isolierschicht 24 ab. Aus dem Zentralbereich jedes Schaltelements 27 sind als dessen Abschnitt zwei sich in Richtung der Längsachse erstreckende, parallel nebeneinander angeordnete Kontaktzungen 28 freigeschnitten, die in Arbeitsstellung durch die Durchbrüche 25 der Isolierschicht 24 ragen und sich oberhalb der festen Kontakte 23 der Leiterplatte 22 befinden. Die Platte 26 mit den Schaltelementen 27 kann auch hier zum Staubschutz mit einer Schicht 29 aus elastischem

Material abgedeckt sein.

Durch Betätigen einer der Drucktasten wird eine äußere Kraft auf das Schaltelement 27 in Richtung ihrer Querachse eingeleitet, bis ein plötzliches Umschnappen der beiden Kontaktzungen 28 in ihre untere Arbeitsstellung bewirkt wird. Dabei kommen die umgesprungenen Kontaktzungen 28 mit den festen Kontakten 23 der Leiterplatte 22 in Berührung und stützen sich auf diesen mit einer bestimmten Kraft, die zugleich Kontaktkraft ist, ab. In dieser Arbeitsstellung wirkt das betätigte Schaltelement 27 in Verbindung mit den integrierten Kontaktzungen 28 als Kontaktbrücke zwischen den festen Kontakten 23.

Alle vorstehend beschriebenen Drucktastenschalter, von denen insbesondere die nach den F i g. 2 bis 4 eine sehr geringe Bauhöhe aufweisen, zeichnen sich durch extrem kleine Prellzeiten in beiden Schaltrichtungen (öffnen und Schließen) und absolut sichere Signalgabe auch unter Extrembedingungen aus und sind darüber hinaus mit einer taktilen Rückkopplung, die dem Benutzer die Betätigung einer Drucktaste rückmeldet, ausgestattet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Drucktastenschalter für elektrische und elektronische Geräte mit einer Drucktaste und mit einem leitenden, elastischen Schaltelement, das in seinem Zentralbereich wenigstens eine bewegbare Kontaktzunge als dessen Abschnitt aufweist, die durch die Drucktaste aus einer normalen Stellung in eine Arbeitsstellung umschnappt, dabei mit wenigstens einem festen Kontakt in Berührung kommt und bei Zurücknahme der auf die Drucktaste ausgeübten Kraft in ihre normale Stellung zurückkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (5; 27) eine langgestreckte, um ihre Längsachse durch einen Biegevorgang nach unten gebogene Platte aus Federmaterial ist, daß sich die Kontaktzunge (6) bzw. Kontaktzungen (23) in Richtung der Längsachse des Schaltelementes (5; 27) erstrecken und daß das Schaltelement (5; 27) nur mit seinen beiden Querseiten aufliegt und durch einen sich in Richtung seiner Querachse erstreckenden Steg (9) der Drucktaste (10) betätigbar ist.

2. Drucktastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (9) auf einem der Drucktaste (10) benachbarten Druckstück (8) angeordnet ist und daß zwischen der Drucktaste (10) und dem Druckstück (8) eine Speicherfeder (U) vorgesehen ist, welche die auf das Schaltelement (5) ausgeübte Kraft bis zum plötzlichen Umschnappen der Kontaktzunge (6) speichert.

.3. Drucktastenschalier nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Querseite des Schaltelements (5) und das Ende der Kontaktzunge (6) als Kontaktnocken (17, 18) ausgebildet sind, von denen der Kontaktnocken (17) des Schaltelements (5) ständig auf seinem zugeordneten festen Kontakt (15) leitend aufliegt und der Kontaktnocken (18) der Kontaktzunge (6) mit seinem der Kontaktzunge gegenüberliegenden festen Kontakt (13) in leitende Berührung bringbar ist.

4. Drucktastenschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktnocken (17, 18) auf den den zugeordneten festen Kontakten (15, 13) gegenüberliegenden Seiten zur Erlangung eines geringen Kontaktübergangswiderstandes mit einem gut leitenden Material oberflächenverdelt sind.

5. Drucktastenschalter nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine erste Leiterplatte (12) mit einem der Kontaktzunge (6) gegenüberliegenden festen Kontakt (13) und eine auf der ersten Leiterplatte (12) angeordnete zweite Leiterplatte (14) mit einem der einen Querseite gegenüberliegenden festen Kontakt (15) sowie einem Durchbruch (16) für den Durchtritt der Kontaktzunge (6) des Schaltelements (5), das sich mit seinen beiden Querseiten auf der zweiten Leiterplatte (14) abstützt.

6. Drucktastenschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaltelemente (5) auf gemeinsamen ersten und zweiten Leiterplatten (12, 14) zu einem Drucktastenfeld zusammengefaßt sind.

7. Drucktastenschalter nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Leiterplatte (14) eine Deckplatte (19) mit Durchbrüchen (20) zur seitlichen Führung der Schaltelemente (5) angeordnet ist.

8. Drucktastenschalter nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (19) durch eine Schicht (21) aus elastischem Material abgedeckt ist.

9. Drucktastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drucktastenschalter derart zu einem Drucktastenfeld zusammengefaßt

■Ί sind, daß eine Vielzahl von biegebeweglichen Scnaltelementen (27) aus einer gemeinsamen, ebenen Platte (26) aus Federmaterial freigeschnitten sind.

10. Drucktastenschalter nach Anspruch 9, dadurch ι» gekennzeichnet, daß die Platte (26) aus Federmaterial auf einer Isolierschicht (24) angeordnet ist, die gegenüber zwei festen Kontakten (23) einer Leiterplatte (22) mit Durchbrüchen (25) versehen ist, durch die die beiden in Arbeitsstellung umschnap-

r> penden Kontaktzungen (28) jedes Schaltelements (27) ragen.

11. Drucktastenschalter nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (27) auf der einen Querseite biegebeweglich

_>ii mit der Platte (26) verbunden sind und sich mit der anderen Querseite auf der Isolierschicht (24) abstützen.